地震作用下单层柱面网壳的支承结构及填充墙效应研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzm0901
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网壳结构经济安全、造型优美,常应用于承担着重要社会功能的大跨度公用建筑。我国近年来地震灾害频发,在2013年芦山地震中,位于震中区的两座网壳和网架结构发生了严重震害,引发了国内外学者们对空间结构抗震性能的进一步关注。目前,网壳结构强震失效机理研究仍多是以单独的屋盖网壳结构为研究对象,而通过实际震害调研显示,下部支承结构与上部网壳结构存在着显著耦合效应,因此进一步精细化研究考虑支承影响的网壳结构抗震性能具有实际意义。另一方面,基于已有的填充墙对主体结构抗震性能影响的研究表明,填充墙对结构的刚度、承载力、内力分布存在着一定影响。在芦山地震中,芦山县体育馆下部结构的填充墙发生了局部破坏,同时这些区域对应的上部网壳杆件破坏情况更加严重。为研究下部支承与填充墙对网壳结构抗震性能的影响,本文以单层柱面网壳为对象开展了一系列数值仿真与参数分析工作,具体的研究工作如下:1、基于单层柱面网壳结构振动台试验数据,利用ABAQUS分别对有、无填充墙网壳结构试验模型开展有限元建模方法研究,重现了模型振动台试验过程。数值模拟结果与试验数据吻合较好,验证了网壳结构与填充墙建模方法的正确性,为后续研究工作奠定了基础。2、对单层柱面网壳进行有限元建模,研究支承刚度对整体结构自振特性的影响规律。采用全荷载域动力时程分析方法对典型算例开展分析,得到考虑了下部支承结构的单层柱面网壳,其强震失效模式表现为弱支承网壳的支承动力强度破坏与强支承网壳的网壳动力强度破坏。并讨论了支承刚度、屋面荷载等参数对整体结构抗震性能的影响规律。3、对带有填充墙的单层柱面网壳在强震作用下的失效机理进行了研究。采用整体式建模方法建立带填充墙的结构体系模型,考察了填充墙对网壳结构自振特性的影响规律。同样对典型算例开展全荷载域动力时程分析,得出考虑了填充墙的单层柱面网壳在强震下的失效模式为网壳动力强度破坏与墙体破坏,得出支承刚度对整体结构的塑性分布会产生明显影响。并讨论了支承刚度对带填充墙的网壳结构极限承载力的影响规律。
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